本實用新型涉及無人機避障領(lǐng)域，尤其是涉及一種調(diào)頻連續(xù)波雷達無人機自主規(guī)避系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前常用的無人機系統(tǒng)，可以利用慣導(dǎo)和GPS系統(tǒng)進行導(dǎo)航和任務(wù)規(guī)劃，或者在大多數(shù)任務(wù)中依賴專業(yè)的無人機操縱人員來對無人機航線上出現(xiàn)的障礙物進行預(yù)判并控制無人機做出相應(yīng)的剎車或規(guī)避操作。

然而不管是以上任何一種方法，都存在比較大的局限性，無法滿足復(fù)雜任務(wù)的要求，保證無人機飛行的安全。近年來，出現(xiàn)了許多基于超聲，紅外，激光等主動式距離傳感器的避障方法，也出現(xiàn)了基于視覺的避障方法，能夠一定程度上解決無人機避障的問題，但仍然存在一些問題?；诔暤谋苷希瑱z測距離有限，紅外避障容易受環(huán)境光的干擾，激光避障檢測角度小，同時以上的三種避障方法對于植物等非平面，多反射面物體，檢測數(shù)據(jù)噪聲較大。基于視覺的方法，同樣存在容易受到環(huán)境光照等變化的影響，計算量大，對于單色物體很難進行檢測等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有無人機避障系統(tǒng)存在的不足，本實用新型提供了一種可適應(yīng)多種環(huán)境和障礙物的全方位調(diào)頻連續(xù)波雷達無人機自主規(guī)避系統(tǒng)。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種調(diào)頻連續(xù)波雷達無人機自主規(guī)避系統(tǒng)，包括智能雷達模塊、用于接收數(shù)據(jù)并執(zhí)行命令的中央控制模塊、人機交互模塊和電源模塊，所述智能雷達模塊與所述中央控制模塊連接，所述中央控制模塊分別與所述人機交互模塊、無人機連接，所述電源模塊與所述中央控制模塊電連接；

所述智能雷達模塊包括用于檢測周圍障礙物與無人機的相對距離和相對速度的調(diào)頻連續(xù)波雷達、用于實現(xiàn)調(diào)頻連續(xù)波雷達俯仰軸增穩(wěn)功能的高速舵機、慣性傳感器模塊和用于接收、處理分析數(shù)據(jù)的雷達處理模塊，所述調(diào)頻連續(xù)波雷達、慣性傳感器模塊分別與所述雷達處理模塊連接，所述雷達處理模塊與所述高速舵機連接，所述調(diào)頻連續(xù)波雷達與所述慣性傳感器連接；

所述電源模塊為帶有信號隔離的電源模塊。

進一步，所述人機交互模塊包括觸控顯示屏和LED呼吸燈。

再進一步，所述智能雷達模塊設(shè)置有四個，四個智能雷達模塊分別與所述中央控制模塊連接。

本實用新型的有益效果是：

1、調(diào)頻連續(xù)波雷達探測技術(shù)受環(huán)境溫度、天氣變化的影響?。幌啾容^激光雷達，成本較小；可以根據(jù)任務(wù)調(diào)節(jié)探測距離和探測角度，支持多角度安裝，可以實現(xiàn)全方位避障；

2、考慮多旋翼無人機飛行時，機身會產(chǎn)生傾斜，普通的雷達或其他距離傳感器，在無人機向前飛行時會測到地面產(chǎn)生誤差。因此本系統(tǒng)將IMU傳感器集成到了調(diào)頻連續(xù)波雷達模塊上，配合高速舵機，實現(xiàn)了緊湊型的俯仰軸增穩(wěn)，組成了智能雷達模塊；同時可以切換智能雷達模塊的工作模式，使雷達朝向地面，達到測量無人機飛行高度的作用；

3、根據(jù)調(diào)頻連續(xù)波雷達數(shù)據(jù)的特點，設(shè)計實現(xiàn)了基于周圍障礙物與無人機的相對速度的無人機避障策略，當(dāng)障礙物速度大于一定閾值時，采用緊急制動避障，當(dāng)障礙物以一定距離接近時采用自主規(guī)避，與障礙物保持一定距離；

4、提供了人性化的人機交互模塊，觸摸顯示屏方便用戶進行參數(shù)修改和功能設(shè)置。LED呼吸燈可以提醒用戶系統(tǒng)的工作模式和異常情況的警示。

附圖說明

圖1是本實用新型的原理框圖。

圖2是智能雷達模塊的原理框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本實用新型。

參照圖1和圖2，一種調(diào)頻連續(xù)波雷達無人機自主規(guī)避系統(tǒng)，包括智能雷達模塊、用于接收數(shù)據(jù)并執(zhí)行命令的中央控制模塊、人機交互模塊和電源模塊，所述智能雷達模塊與所述中央控制模塊連接，所述中央控制模塊分別與所述人機交互模塊、無人機連接，所述電源模塊與所述中央控制模塊電連接；

所述智能雷達模塊包括用于檢測周圍障礙物與無人機的相對距離和相對速度的調(diào)頻連續(xù)波雷達、用于實現(xiàn)調(diào)頻連續(xù)波雷達俯仰軸增穩(wěn)功能的高速舵機、慣性傳感器模塊和用于接收、處理分析數(shù)據(jù)的雷達處理模塊，所述調(diào)頻連續(xù)波雷達、慣性傳感器模塊分別與所述雷達處理模塊連接，所述雷達處理模塊與所述高速舵機連接，所述調(diào)頻連續(xù)波雷達與所述慣性傳感器連接；

所述電源模塊為帶有信號隔離的電源模塊。

進一步，所述人機交互模塊包括觸控顯示屏和LED呼吸燈。

再進一步，所述智能雷達模塊設(shè)置有四個，四個智能雷達模塊分別與所述中央控制模塊連接。

本實施例中，智能雷達模塊集成了調(diào)頻連續(xù)波雷達，用于獲取周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，如與障礙物的相對距離或相對速度等，測量距離為10米，測量分辨率為厘米級，水平測量范圍為70度，垂直測量范圍為45度，考慮到多旋翼無人機飛行過程中會產(chǎn)傾斜，對距離測量造成影響，同時考慮到雷達的復(fù)用性，智能雷達模塊集成了慣性傳感器模塊(IMU)，配合高速舵機，可以實現(xiàn)俯仰軸增穩(wěn)，同時可以切換智能雷達模塊的工作模式，使智能雷達模塊朝前或者垂直朝下，滿足無人機避障或者測量無人機飛行高度的需求；調(diào)頻連續(xù)波雷達具備工作頻率高，波長短，天線尺寸小，不但可以探測目標(biāo)距離，而且可以測定相對速度和方位等特點；調(diào)頻連續(xù)波雷達用于檢測周圍障礙物與無人機的相對距離；慣性傳感器模塊用于獲取雷達自身姿態(tài)；智能雷達處理模塊一方面獲取雷達數(shù)據(jù)進行距離和反射率等數(shù)據(jù)的處理分析，另一方面獲取慣性傳感器，計算當(dāng)前雷達姿態(tài)，將計算結(jié)果傳給高速舵機完成俯仰軸增穩(wěn)；

中央控制模塊的型號為STM32F103RCT6，實現(xiàn)了多路智能雷達模塊的接入，數(shù)據(jù)濾波及融合，避障控制及飛控通信，主控采用雙ARM架構(gòu)，將輸入輸出與數(shù)據(jù)運算分離，具備處理能力強，低功耗的特點；電源模塊，在實際任務(wù)中，發(fā)現(xiàn)了如果與無人機使用同一電源，會產(chǎn)生影響雷達模塊的噪聲，因此設(shè)計了帶有離的電源模塊，增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性；人機交互模塊為觸控顯示屏，可以顯示無人機的相關(guān)數(shù)據(jù)、障礙物的距離，同時可以用于避障參數(shù)設(shè)置。LED呼吸燈可以提醒用戶系統(tǒng)的工作模式和異常情況的警示。

本實用新型的工作原理為：通過智能雷達模塊實時檢測周圍障礙物相對于無人機的距離和速度，并據(jù)此通過中央控制模塊自動控制無人機做出剎車或規(guī)避動作，同時將距離信息，避障系統(tǒng)工作狀態(tài)信息通過人機交互模塊傳遞給用戶，用戶可以根據(jù)任務(wù)需要設(shè)置避障距離，避障力度等參數(shù)。